Минимальная arduino своими руками atmega8. Изготавливаем самодельную плату Arduino своими руками. Программирование в проекте Ардуино

Хочу представить вам свой проект-вариант широко известного контроллера Arduino.
Начну с короткой предыстории. Электроникой и радиотехникой я занимаюсь больше 10 лет. А вот интерес к микроконтроллерам появился не так давно. Изучал язык С, программировал микроконтроллеры от , успех был переменчивым. И как-то, изучая просторы интернета на тему программирования микроконтроллеров, попал на сайт www.arduino.ru . Их контроллеры мне понравились, захотелось такой себе. Поскольку паяльник «в руках держать умею», покупать контроллер отказался и начал искать в интернете информацию по самостоятельному его изготовлению, но ничего подходящего не нашел. Вариант платы, которую собирают на страницах http://robocraft.ru/blog/arduino/19.html сайта, мне не подходит, да и не сильно нравится. Хотелось с USB разъемом.

Скачал файлы схем оригинальных версий контроллера Arduino, даташит на микросхему FT232R, распечатал статью "Ардуино хоум мэйд" (ссылка выше) и думал как это все соединить, чтобы получилось то, что я хотел найти. И получилась вот такая схема:

Используемые в схеме детали:
Резисторы я использовал SMD типоразмером 0805:
- R1, R2, R4, R7 – от 300 Ом до 1 кОм (какие найдете);
- R3 – 10 кОм;
- R5, R6 – 1 кОм.

Конденсаторы:
- С2, С3, С5, С13, С8, С10, С11 – SMD (0805) номиналом 0,1 мкф;
- электролиты С1, С4, С9, С12 – я использовал по 22 мкф*50 В, мне они подошли по высоте. Номинал не особо важен, не ниже 10 мкф на напряжение не ниже 10 В, кроме С9, его напряжение должно быть больше не 20 % напряжения питания внешнего источника;
- С6, С7 – керамика по 22 пф.

Светодиоды любые (форма, габариты, цвет) на ток 15-20 мА. Диод D5 – 1N4007 тоже в SMD корпусе.
Кварц – 16 МГц.

Микросхемы:
- DA1 – L7805 в корпусе ТО220;
- DD1 – FT232RL (хорошая микра, но в большем корпусе не выпускают);
- DD2 – сам наш микроконтроллер, я использовал ATmega168, можно ATmega8, думаю, что и ATmega328 тоже подойдет, главное загрузить соответствующий загрузчик (bootloader).

По итоговой стоимости точно сказать не могу (SMD компоненты не покупались, нашлись в коробочках электронщика-радиолюбителя). А затраты были следующие (г. Ростов-на-Дону): FT232RL – 200 р., ATmega168 – 220 р., L7805 – 15 р., разъемы, предохранитель, гребенки, панелька, кнопка – около 100 р.
При подключении собранного устройства к компьютеру определится новое устройство, нужно установить драйвер, указав путь к директории «FTDI USB Drivers» (в скаченной программе Arduino IDE).

С печатной платой (ПП) были некоторые проблемы, но мне помогла картинка ПП в статье. Все распиновки и расстояния разъемов совпадают с оригинальной платой ардуино, можно будет подсоединять различные arduino-совместимые платы расширения.

Назначение этого контроллера может быть самое различное – от "учебника" по программированию до создания серьезных охранных систем. Информации по его применению в интернете очень много.
Работает контроллер просто. На компьютер устанавливается программа Arduino IDE, скаченная бесплатно с официального сайта www.arduino.cc . В ней Вы пишите свою программу (скетч) для исполнения контроллером. Потом, нажимая кнопку в среде Arduino IDE "загрузить", компьютер компилирует Вашу программу в язык понятный микроконтроллеру и через виртуальный com порт, созданный микросхемой FT232R, передает ее микроконтроллеру. После загрузки программы, она начинает сразу исполняться, если не отключено питание контроллера. Также микросхема FT232R имеет выходной сигнал для автоматического перезапуска микроконтроллера, необходимого при загрузке скетча. Плата контроллера может питаться как от usb, так и от внешнего источника питания (8-25 В) для чего установлен микросхемный стабилизатор L7805. Присутствует на плате предохранитель 500 мА по +5 В от usb, чтобы не повредить usb порт при неполадках в плате контроллера. С помощью разъема ICSP можно программировать микроконтроллер внешним программатором. Кнопка, установленная на плате, сбрасывает работу микроконтроллера, и он начинает исполнение загруженной программы заново. Диод D5 защищает микроконтроллер от переполюсовки питания.

Фото готового контроллера:

Расположение некоторых деталей на фото платы не совпадает с файлом ПП, по причине совершенствования на момент создания статьи. Файл ПП в программе прилагается.

Правильно собранный и прошитый контроллер начинает работать сразу. Отмечу – что после первой (и возможно последующей) загрузки бутлоадера, начинает моргать с небольшой частотой светодиод D3.

Прошить бутлоадер готового устройства несложно. Самая сложность заключается в наличие программатора. Поскольку я имел опыт программировать микроконтроллеры, то у меня уже был собран программатор Prottoss AVR910 . Лошадка рабочая, автору 5 из 5! Далее подключаем программатор к плате ардуино, открываем программу для программирования микроконтроллеров AVR (я использовал ), открываем окно прошивки микроконтроллера, нажимаем load flash, находим наш (для ATmega168) файл прошивки в скаченном дистрибутиве «…arduino-1.0.1\hardware\arduino\bootloaders\atmega\ ATmegaBOOT_168_diecimila.hex. Далее необходимо выставить lock и fuse биты так, как показано на рисунке:

Узнать фьюз- и лок-биты для своего микроконтроллера можно посмотреть в файле: «…arduino-1.0.1\hardware\arduino\boards.txt», использовав калькулятор фьюзов для AVR (можно легко найти в интернете).
Если же у Вас нет программатора, но есть программатор у друга, соседа.., то есть другой, более быстрый и полезный способ прошить загрузчик. Для этого нужно собрать программатор . Схема рабочая и проверенная мной. Простота этого метода заключается в том, что не нужно искать прошивку микроконтроллера, выставлять фьюз и лок-биты. При подключении этого программатора к компьютеру с установленными драйверами и подключенным программируемым МК, Вы, выбрав в программе Arduino IDE порт, на котором «сидит» программатор и свою прошиваемую плату и подключенный программатор, просто нажимаете на кнопку во вкладке сервис «прошить загрузчик» и радуетесь.

Если же у Вас присутствует проблема "яйца и курицы", то я посоветую собрать вот этот программатор (сам его не собирал, но думаю вешь хорошая). Или погуглить интернет на тему AVRISP-mkII. Еще вложу архив с информацией по этому программатору с файлами и описанием.

Про альтернативный метод прошивки бутлоадера можно почитать .
Теперь (с устанвленными драйверами на компьютере, открываете программу Arduino IDE, во вкладке «Сервис» наводим курсор на вкладку «плата» и выбираем свое устройство (в моем варианте это – Arduino Diecimila or Duemilanove w/ ATmega168). Далее, там же, выбираем порт к которому подключен контроллер (можно посмотреть в диспетчере устройств компьютера). Реализуем свои мысли в скетче и радуемся работе контроллера!

Все возникшие вопросы присылайте в личку.
Плату контроллера разработал и успешно использует ростовский радиолюбитель Ананьев Валерий . Логин на сайте:

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
DD1	ИС USB интерфейса		1		В блокнот
DD2	МК AVR 8-бит	ATmega168	1		В блокнот
DA1	Линейный регулятор	L7805AB	1	ТО220	В блокнот
D1-D4	Светодиод		4	Любые на ток 15-20 мА	В блокнот
D5	Выпрямительный диод	1N4007	1	SMD	В блокнот
Q1	Кварцевый резонатор	16 МГц	1		В блокнот
С1, С4, С9, С12	Электролитический конденсатор	22мкФ 50В	4		В блокнот
С2, С3, С5, С8, С10, С11, С13	Конденсатор	0.1 мкФ	7	SMD (0805)	В блокнот
С6, С7	Конденсатор	22 пФ	2	Керамический	В блокнот
R1, R2, R4, R7	Резистор	От 300 Ом до 1 кОм	4	SMD (0805)

Давайте же приступим!

Шаг 1.Введение.

Вопросы,как и что сделать,а вообще зачем оно мне?

После серфа по тоннам информации об Arduino…от изготовления светодиодного кубика,до создания «Умного дома»,до изготовления летающих дронов…
вы,как и я,лихорадочно начали искать более-менее приемлимую инфу об изготовлении этой всемогущей платы.
«Черт возьми,хочу такую!» или «Я хочу сделать это.Прямо сейчас.»И в голове крутятся все возможные применения этого устройства,
руки сами начинают искать детали для платы,заходите в интернет,а там:
АРДУИНО.Всего за 25$.
И все.
Все комбинации выпали из головы.
Безнадега.
Не знаете,как жить дальше.
И тут вы натыкаетесь на этот сайт!
Вы спасены!
Ведь именно сейчас мы с вами соберем ARDUINO-совместимую плату за 15 минут и всего за примерно 300 рублей!

Шаг 2.Приобретите это немедля!

Вам необходимы эти компоненты:
-Макетная плата
-ATMega 328(примечание переводчика: можно использовать также ATMega 8,168)
-Готовая плата Arduino(*и снова переводчик-вместо ардуины можно использовать любой программатор,хоть «5 проводков»)
-1 резонатор на 16мГц
-3 резистора на 100Ом
-1 резистор на 10кОм
-2 конденсатора на 22pF
-3 светодиода(красный,желтый и зеленый)
-1 батарея типа»Крона»(9 вольт) с ответной частью
-USB-кабель
-1 стабилизатор напряжения «КРЕНка»
-Компьютер,ноутбук с установленной Arduino IDE.
И все.

Шаг 3.Начало сборки.

Возьмите макетку и закрепите микроконтроллер так,чтобы его ножки не были замкнуты(он должен стоять над «канавкой»)

Шаг 4.Подключение КРЕНки.

Поместите КРЕНку на макетку рядом с МК.
Распиновка КРЕНки:
-VCC(питание снаружи)
-GND(Земля.Общий контакт)
-Output(Выход)
Подсоедините черный провод к GND.Соедините его другой конец с шиной «GND» на макетке.
VCC подключите к шине питания+ на макетке.
И Output киньте туда,где будет питание чипа.

Шаг 5.Проводим питание к МК.

Хорошенько изучите распиновку АТМеги.
Соедините Output КРЕНки и GND макетки соответственно с Output(7 и 20 пин) и GND(8 и 22 пин) МК.

Шаг 6.Добавим точности.

Подключите конденсатор на 22pF между GND и 9 пином АТМеги.
И второй конденсатор между 10 пином АТМеги и,опять же,землей.
Добавьте резистор на 10кОм между 5v и RESET(1 пин).

Шаг 7.Добавляем светодиоды.

Воткните провод в любое место платы.
Подключите резистор 100Ом к одному из концов провода(см.картинку)
Длинную ножку диода (+) желтого диода подсоедините к другому концу резистора.
Короткую ножку(-) подключите к земле.
Повторите для красного и зеленого диодов.

Шаг 8.Подключаем все это к ARDUINO.
Далеко зашли мы,однако!

Подключите желтый диод к 9 пину Arduino.
Желтый диод отображает работу программатора.
Подключите красный диод к 8 пину Ардуины.
Он загорается,если что-то пошло не так.
И зеленый диод подключите к 7 пину.
Он показывает статус заливки bootloader’а.
Подсоедините 4 провода(на картинке-3 желтых и зеленый) к пинам АТМеги на макетке(см.рисунок).
А затем эти провода к 10-13 пинам Ардуино.
Не забудьте соединить 5 и GND Ардуины и макетки!

Шаг 9.Программирование.
Фух,добрались и до заливки бутлоадера.
Как,спросите вы?
АК вот так!
1)Запустите Arduino IDE.
2)Выберите Файл-Примеры-Arduino ISP.
3)Скомпилируйте скетч и залейте его в Ардуину.
После заливки скетча Вы увидите,что желтый диод начал мигать.
Теперь добавьте резистор на 100 Ом между землей и Reset Ардуины.

Шаг 10.Собственно заливка загрузчика.

В Arduino IDE выберите:
Tools-Board-Arduino Duemilkanove with AtMega 328(* Если вы используете не АТМегу 328,найдите в списке модель с тем контроллером,который установлен у вас)
Tools-Programmer-Arduino as ISP.
И снова в меню Tools.Зайдите и нажмитье «Burn Bootloader»
Прошивка начнется(займет около минуты)
На экране появится надпеись «Done Burning Bootloader»

Если что-то пойдет не так,загорится красный диод,то не получилось.Обращайтесь в личку или на [email protected] .
Вуаля!У вас есть свой Ардуино!
Счастливой работы!

Микроконтроллеры – отличная основа для большого количества устройств. По сути своей они напоминают компьютер: постоянная память; оперативная память; вычислительное ядро; тактовая частота.

Среди многих семейств и видов МК новички часто выбирают контроллеры AVR Atmega. Однако язык программирования может показаться сложным, поэтому преподаватель из Италии решил разработать простую и удобную плату для обучения.

Родилась Arduino ATmega8, на основе которой можно собрать очень удобное и простое устройство.

С этими платами от Ардуино вы получаете целый ряд преимуществ:

готовая разведенная печатная плата со всеми необходимыми компонентами и разъёмами;
микроконтроллеры Atmega;
возможность программировать без программаторов – через ЮСБ порт;
питание от любого источника 5-20 вольт;
простой язык программирования и возможность использования чистой C AVR без переделок платы и прошивки.

Частота ATmega8: 0-16 МГц
Напряжение ATmega8: 5 В
Частота ATmega8L: 0-8 МГц
Частоат ATmega8A: 0-16 МГц

В реальности почти все микроконтроллеры при рабочем напряжении в 5 вольт работают с частотой 16 мегагерц, если участвует внешний кварцевый резонатор. Если брать внутренний генератор, то частоты составят: 8, 4, 2 и 1 МГц.

Распиновка Arduino ATmega8

Ниже приводим распиновку атмега8, которую можно также найти на официальном сайте производителя:

Добавление устройств АТмега

Есть один нюанс по работе с эти чипом - нам нужно внести некоторые изменений в один файл, чтобы дальше можно было бы программировать микроконтроллеры Arduino ATmega8.

Вносим следующие изменения в файл hardware/arduino/boards.txt :

Atmega8o.name=ATmega8 (optiboot 16MHz ext) atmega8o.upload.protocol=arduino atmega8o.upload.maximum_size=7680 atmega8o.upload.speed=115200 atmega8o.bootloader.low_fuses=0xbf atmega8o.bootloader.high_fuses=0xdc atmega8o.bootloader.path=optiboot50 atmega8o.bootloader.file=optiboot_atmega8.hex atmega8o.bootloader.unlock_bits=0x3F atmega8o.bootloader.lock_bits=0x0F atmega8o.build.mcu=atmega8 atmega8o.build.f_cpu=16000000L atmega8o.build.core=arduino:arduino atmega8o.build.variant=arduino:standard ############################################################## a8_8MHz.name=ATmega8 (optiboot 8 MHz int) a8_8MHz.upload.protocol=arduino a8_8MHz.upload.maximum_size=7680 a8_8MHz.upload.speed=115200 a8_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_8MHz.bootloader.path=optiboot a8_8MHz.bootloader.file=a8_8MHz_a4_dc.hex a8_8MHz.build.mcu=atmega8 a8_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8_8MHz.build.core=arduino a8_8MHz.build.variant=standard ############################################################## a8_1MHz.name=ATmega8 (optiboot 1 MHz int) a8_1MHz.upload.protocol=arduino a8_1MHz.upload.maximum_size=7680 a8_1MHz.upload.speed=9600 a8_1MHz.bootloader.low_fuses=0xa1 a8_1MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_1MHz.bootloader.path=optiboot a8_1MHz.bootloader.file=a8_1MHz_a1_dc.hex a8_1MHz.build.mcu=atmega8 a8_1MHz.build.f_cpu=1000000L a8_1MHz.build.core=arduino a8_1MHz.build.variant=standard ############################################################## a8noboot_8MHz.name=ATmega8 (no boot 8 MHz int) a8noboot_8MHz.upload.maximum_size=8192 a8noboot_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8noboot_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8noboot_8MHz.build.mcu=atmega8 a8noboot_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8noboot_8MHz.build.core=arduino a8noboot_8MHz.build.variant=standard

Таким образом, если мы перейдем в меню Сервис → Плата , то увидим устройства:

ATmega8 (optiboot 16MHz ext)
ATmega8 (optiboot 8 MHz int)
ATmega8 (optiboot 1 MHz int)
ATmega8 (no boot 8 MHz int)

Платы Arduino

Ардуино продаётся во множестве вариантов; главное, что объединяет платы, – это концепция готового изделия. Вам не нужно травить плату и паять все её компоненты, вы получаете готовое к работе изделие. Можно собирать любые устройства, не используя паяльник. Все соединения в базовом варианте выполняются с помощью макетной платы и перемычек.

Сердце платы – микроконтроллер семейства AVR. Изначально был применён микроконтроллер atmega8, но его возможности не безграничны, и плата подвергалась модернизации и изменениям. Стандартная плата, которая наиболее распространена у любителей – это плата версии UNO, существует много её вариаций, а её размеры сравнимы с кредитной карточкой.

Плата – полный аналог большего собрата, но в гораздо меньших размерах, версия arduino atmega168 была самой популярной и недорогой, но её сменила другая модель – arduino atmega328, стоимость которой аналогична, а возможности больше.

Следующей важной деталью является печатная плата. Разведена и запаяна на заводе, позволяет избежать проблем с её созданием, травлением и пайкой. Качество платы зависит от производителя конкретного экземпляра, но, в основном, оно на высоком уровне. Питание платы осуществляется с помощью пары линейных стабилизаторов, типа L7805 , или других LDO стабилизаторов напряжения.

Клеммная колодка – отличный способ сделать надёжное разъёмное соединение и быстро выполнить изменения в схеме прототипов ваших устройств. Для тех, кому не хватает стандартных разъёмов, есть более крупные и мощные платы, например, на atmega2560, у которой доступно полсотни портов для работы с периферией.

На фото изображена плата . На её основе можно собрать довольно сложного робота, систему умного дома или 3d-принтер на ардуино.

Не стоит думать, что младшие версии слабы, например, микроконтроллер atmega328, на котором построены модели Uno, nano, mini и другие, имеет вдвое больше памяти по сравнению с 168 моделью – 2 кб ОЗУ и 32 кб Flash памяти. Это позволяет записывать более сложные программы в память микроконтроллера.

Проекты на основе Arduino ATmega

Микроконтроллер в современной электронике – основа для любого устройства, начиная от простой мигалки на светодиодах, до универсальных измерительных приборов и даже средств автоматизации производства.

Пример 1

Можно сделать тестер с 11 функциями на микроконтроллере atmega32.

Устройство имеет крайне простую схему, в которой использовано немногим более дюжины деталей. Однако вы получаете вполне функциональный прибор, которым можно производить измерения. Вот краткий перечень его возможностей:

Прозвонка цепи с возможностью измерять падение напряжения на переходе диода.
Омметр.
Измеритель ёмкости.
Измерение активного сопротивления конденсатора или ESR.
Определение индуктивности.
Возможность счёта импульсов.
Измерение частоты – пригодится в диагностике, например, для проверки ШИМ источника питания.
Генератор импульсов – тоже полезен в ремонте.
Логический анализатор позволит просмотреть содержимое пачек цифровых сигналов.
Тестер стабилитронов.

Пример 2

Для радиолюбителей будет полезно иметь качественное оборудование, но станция стоит дорого. Есть возможность собрать паяльную станцию своими руками, для этого нужна плата Arduino, имеющая в своем составе микроконтроллер atmega328.

Пример 3

Для продвинутых радиолюбителей есть возможность собрать более чем бюджетный осциллограф. Мы опубликуем данный урок в дальнейших статьях.

Для этого вам понадобится:

Arduino uno или atmega
Tft дисплей 5 дюйма.
Небольшой набор обвязки.

Или его упрощенный аналог на плате Nano и дисплее от nokia 5110.

Такой осциллографический пробник станет полезным для автоэлектрика и мастера по ремонту радиоэлектронной аппаратуры.

Пример 4

Бывает, что управляемые модули удалены друг от друга или возможностей одной ардуино не хватает – тогда можно собрать целую микроконтроллерную систему. Чтобы обеспечить связь двух микроконтроллеров стоит использовать стандарт RS 485.

На фото приведен пример реализации такой системы и ввода данных с клавиатуры.

Цветомузыка на микроконтроллере Arduino ATmega8

Для школьной дискотеки можно собрать ЦМУ на 6 каналов.

Транзисторы VT1-VT6 нужно подобрать с учетом мощности ваших светодиодов. Это силовые компоненты – они нужны, потому что мощности микроконтроллера не хватит, чтобы запустить мощные лампы или светодиоды.

Если вы хотите коммутировать сетевое напряжение и собрать цветомузыку на лампах накаливания, вместо них нужно установить симисторы и драйвер. Дополнить каждый канал ЦМУ вот такой конструкцией:

Ардуино своими руками

Atmega2560 – хоть и мощный и продвинутый контроллер, но проще и быстрее собрать первую плату на atmega8 или 168.

Левая часть схемы – это модуль связи по USB, иначе говоря, USB-UART/TTL конвертер. Его, вместе с обвязкой, можно выбросить из схемы, для экономии места, собрать на отдельной плате и подключать только для прошивки. Он нужен для преобразования уровней сигнала.

DA1 – это стабилизатор напряжения L7805. В качестве основы можно использовать целый ряд avr микросхем, которые вы найдете, например, серии, arduino atmega32 или собрать arduino atmega16. Для этого нужно использовать разные загрузчики, но для каждого из МК нужно найти свой.

Можно поступить еще проще, и собрать всё на беспаечной макетной плате, как это показано здесь, на примере 328-й атмеги.

Микроконтроллеры – это просто и весело – вы можете сделать кучу приятный и интересных вещей или даже стать выдающимся изобретателем, не имея при этом ни образования, ни знаний о низкоуровневых языках. Ардуино – шаг в электронику с нуля, который позволяет перейти к серьезным проектам и изучению сложных языков, типа C avr и других.

В этой статье вы найдете обзор инженерных проектов ардуино с кратким описанием каждого из них. Мы постарались не просто рассказать о проектах для начинающих, но и дать краткие комментарии с примерами и схемами реализации. Большинство проектов могут быть созданы с контроллерами Arduino Uno R3, Nano или Mega. Надеемся, что ваше знакомство с платформой продолжится, и вы сможете не только повторить уже существующие идеи, но и придумать свои решения, вдохновленные примерами.

Если посмотреть на все проекты ардуино, информация о которых доступна в интернете, то можно их разделить на несколько основных групп:

Начальные учебные проекты, не претендующие на какое-то важное практическое использование, но помогающие разобраться в разных аспектах платформы.
- Мигающие светодиоды – маячок, мигалка, светофор и другие.
- Проекты с датчиками: от простейших аналоговых до цифровых, использующих разнообразные протоколы для обмена данными.
- Устройства регистрации и отображения информации.
- Машины и устройства с сервоприводами и шаговыми двигателями.
- Устройства с использованием различных беспроводных видов связи и GPS.
Проекты для автоматизации жилья – умные дома на Arduino, а также отдельные элементы управления домашней инфраструктурой.
Разнообразные автономные машины и роботы.
Проекты для исследования природы и автоматизации сельского хозяйства
Необычные и креативные – как правило, развлекательные проекты.

По каждой из этих групп можно найти множество самых разнообразных материалов в книгах и на сайтах. В этой статье мы начнем знакомство с описанием наиболее простых проектов, с которых рекомендуется стартовать начинающим.

Как создавать проект на ардуино

Проект Ардуино – это всегда сочетание электронной схемы, некоторых связанных друг с другом аппаратных и механических устройств, системы питания и программного обеспечения, управляющего всем этим хаосом. Поэтому приступая к работе, вы должны твердо понимать, что создавая устройство в одиночестве, вы должны будете стать и программистом, и электронщиком, и конструктором.

Если речь идет не об учебном проекте, то вы обязательно столкнетесь со следующими этапами реализации с такими вот задачами:

Придумать что-то, что будет полезно и (или) интересно для окружающих. Даже самый простой проект несет какую-то пользу – как минимум, он помогает изучать новые технологии.
Собрать схему, подключить модули друг к другу и к контроллеру.
Написать скетч (программу) в специальной среде и загрузить ее в контроллер.
Проверить, как все работает вместе, и исправить ошибки.
После тестирования – готовиться к созданию готового устройства. Это означает, нужно собрать устройство в каком-то пригодном для эксплуатации корпусе, предусмотреть систему питания, связи с окружающей средой.
Если вы собираетесь распространять созданные вами устройства, то придется также заняться дизайном, системой транспортировки, задуматься о безопасности использования необученными пользователями и обучением этих самых пользователей.
Если ваше устройство работает, оно протестировано и обладает какими-то преимуществами перед другими решениями, то можно попытаться сделать из вашего инженерного уже бизнес-проект, попробовать привлечь инвестиции.

Каждый из этих этапов создания проекта достоин отдельной статьи. Но мы уделим главное внимание этапам сборки электронных схем (основы электроники) и программирования контроллера.

Электронные схемы

Электронные схемы обычно собираются с применением , скрепляющих элементы друг с другом без пайки и скрутки. О том, как работают модули и схемы подключения можно узнать на нашем сайте. Обычно в описании проекта указаны способы монтажа деталей. Но для большинства популярных модулей есть уже десятки готовых схем и примеров в интернете.

Программирование

Создание и прошивка скетчей производится в специальной программе – среде программирования. Наиболее популярной версией такой среды является Arduino IDE. На нашем сайте вы сможете найти информацию о том, .

Где купить все необходимое

Простые проекты Ардуино

Давайте начнем наш обзор с традиционно самых простых, но очень важных проектов, включающих в себя минимальное количество элементов: светодиоды, резисторы и, конечно же, плату ардуино. Все примеры рассчитаны на использование , но с минимальными изменениями будут работать на любой плате: от и до , и даже LilyPad.

Проект с мигающим светодиодом – маячок

Все без исключения учебники и пособия для начинающих по ардуино стартуют с примера мигания светодиодом. Этому есть две причины: такие проекты требуют минимального программирования и их можно запустить даже без сборки электронной схемы – уж что-что, а светодиод есть на любой плате ардуино. Поэтому и мы не станем исключением – давайте начнем с маячка.

Нам понадобится:

Плата Ардуино Uno, Nano или Mega со встроенным светодиодом, подключенным к 13 пину.
И все.

Что должно получиться в итоге:

Светодиод мигает – включается и выключается через равные промежутки времени (по умолчанию – 1 сек). Скорость включения и выключения можно настраивать.

Схема проекта

Схема проекта довольно проста: нам нужен только контроллер ардуино со встроенным светодиодом, подсоединенным к пину 13. Именно этим светодиодом мы и будем мигать. Подойдут любые популярные платы: Uno, Nano, Mega и другие.

Подсоединяем Arduino к компьютеру, убеждаемся, что плата ожила и замигала загрузочными огоньками. Во многих платах «мигающий» скетч уже записан в микроконтроллер, поэтому светодиод может начать мигать сразу после включения.

С помощью такого простого проекта маячка вы можете быстро проверить работоспособность платы: подключите ее к компьютеру, залейте скетч и по миганию светодиода сразу станет понятно – работает плата или нет.

Программирование в проекте Ардуино

Если в вашей плате нет загруженного скетча маячка – не беда. Можно легко загрузить уже готовый пример, доступный в среде программирования Ардуино.

Открываем программу Arduino IDE, убеждаемся, что выбран нужный порт.

Проверка порта Ардуино – выбираем порт с максимальным номером

Затем открываем уже готовый скетч Blink – он находится в списке встроенных примеров. Откройте меню Файл, найдите подпункт с примерами, затем Basics и выберите файл Blink.

Открываем пример Blink в Ардуино IDE

В открытом окне отобразится исходный код программы (скетча), который вам нужно будет загрузить в контроллер. Для этого просто нажимаем на кнопку со стрелочкой.

Информация в Arduino IDE – Загрузка завершена

Ждем немного (внизу можно отследить процесс загрузки) – и все. Плата опять подмигнет несколькими светодиодами, а затем один из светодиодов начнет свой размеренный цикл включений и выключений. Можно вас поздравить с первым загруженным проектом!

Проект маячка со светодиодом и макетной платой

В этом проекте мы создадим мигающий светодиод – подключим его с помощью проводов, резистора и макетной платы к ардуино. Сам скетч и логика работы останутся таким же – светодиод включается и выключается.

Графическое изображение схемы подключения доступно на следующем рисунке:

Другие идеи проектов со светодиодами:

Мигалка (мигаем двумя свтодиодами разных цветов)
Светофор
Светомузыка
Сонный маячок
Маячок – сигнализация
Азбука Морзе

Подробное описание схемы подключения и логики работы программы можно найти в отдельной статье, посвященной проектам со светодиодами.

Проекты Ардуино в Интернете

В интернете можно найти огромное количество примеров самых разных проектов с Arduino. Мы сделали небольшую подборку самых необычных проектов.

Сегодня без труда можно найти сотни проектов, созданных руками инженеров-энтузиастов по всему миру. Невозможно сделать качественный обзор всех их. В данной подборке мы просто сделали небольшой обзор

Этот оригинальный проект кажется невероятным, ведь для переключения канала нужен не пульт, а мысль о его смене. Для создания потребуется Ардуино Уно, игра Star Wars Force Trainer, инфракрасные приемник и передатчик.

Проект был реализован Дэниэлом Дэвисом в домашних условиях. За основу он взял игру 2009 года Star Wars Force Trainer и разобрал ее. Сама игра содержит гарнитуру, которая может обнаружить электрические поля разума (аналогично ЭЭГ). Внутри был обнаружен чип NeuroSky ЭЭГ, который Дэниэл подключил к плате Ардуино. Данные ЭЭГ собираются и преобразовываются на компьютере.

С помощью serial монитора можно посмотреть сигналы, которые передает пульт на ИК приемник при переключении каналов. Далее записывается код кнопки и пишется небольшая программа.

После завершения программной части на человека надевают шлем, и он может переключать канаты телевизора и выключать его путем сосредоточения мыслей.

Plotclock является простейшим роботом, который состоит из руки с маркером, которая пишет на доске текущее время. Когда время изменяется, рука стирает ранее записанное число и пишет новые значения. Проект постоянно развивается, описанная технология является простейшей.

Для реализации проекта нужны 3D принтер, Ардуино Уно, 3 сервомотора, болты и гайки, маркер для стираемой доски, белая поверхность.

Механическая составляющая робота выполняется из пластиковых элементов и соединенных между собой механизмов. Управляется рука с помощью платы Ардуино и трех серводвигателей.

В проекте реализуется открытие двери с помощью определенной голосовой команды. Чтобы войти в помещение, достаточно назвать фразу «Сезам, откройся».

Для создания потребуются Ардуино Уно, серводвигатель, Bluetooth модуль.

Для разблокирования двери используются команды Google Now. Для смартфонов и планшетов есть приложение с названием «Сезам», которое и отправляет команду дверному замку при произношении слов «О’кей Google, Сезам, откройся».

Сервопривод подключается к дверному замку. Модуль Bluetooth ожидает команду, и при ее получении подает сигнал Ардуино через serial порт. Arduino Uno отдает команду сервоприводу и дверь открывается.

Куб из светодиодов на базе Ардуино – это развлекательное осветительное устройство. Он может быть разного размера с различными режимами подсветки. Куб оснащен кнопкой переключения режимов.

Для создания понадобится 64 светодиода, 4 резистора 100 Ом, проводники, макетная плата, коннекторы, коробка, источник питания на 9 В и плата Ардуино Уно.

На коробке рисуется или распечатывается эскиз квадрата 4х4. Проделываются отверстия, в которые помещаются светодиоды. Аноды нужно соединить между собой, затем коробку требуется повернуть и вытащить диоды. Аналогично формируются еще 3 слоя. Все слои нужно соединить с помощью оставшихся катодов. На макетную плату ставится получившийся куб и подключается к плате.

На базе Ардуино можно создать полезную вещь для дома – робота-уборщика. Самостоятельно сделанная модель не будет уступать по своим характеристикам магазинному экземпляру.

Для сборки потребуется:

Arduino;
драйвер L298N для управления двигателем;
миниатюрные двигатели с редуктором и колесами;
6 инфракрасных датчиков;
двигатель для турбины;
турбина;
двигатели для щеток;
датчики столкновения;
4 аккумулятора;
повышающий и понижающий преобразователи тока;
контроллер для батареи.

Пылесос оборудован ИК датчиками. Они реагируют, когда пылесос приближается к препятствию, и дают ему команду остановиться и развернуться. При столкновении со стеной или другим препятствием срабатывает один из выключателей, соединяющий бампер и корпус робота.

Веб-камера закрепляется на поворотном механизме и подключается к ПК, на котором установлено программное обеспечение OpenCV. Когда программа обнаруживает лицо, начинается вычисление его центральной точки. Полученные координаты передаются на микроконтроллер Ардуино, который управляет сервомоторами и следит за лицом.

Для реализации потребуются:

программное обеспечение Arduino IDE, OpenCV;
плата Ардуино Уно;
2 сервомотора;
веб-камера.

Автоматизация задач для аквариума помогает облегчить жизнь пользователя. Проект должен отвечать за следующие действия:

подача подсветки того или иного цвета в зависимости от условий;
отображение времени;
регулирование компрессора;
включение и выключение фильтров;
отображение данных о температуре, влажности.

Чтобы собрать устройство, потребуются плата Ардуино Уно, пьезо сигналка, RGB лента, белая диодная лента, датчик температуры и влажности, LCD экран, часы, 2 реле, ик-приемник, транзисторы.

Схем реализации прибора существует множество. Пример одной из них приведен ниже.

Требуется также прописать код для включения того или иного цвета в зависимости от условий и настроить работу ЖК экрана.

В умной теплице для цветов происходит мониторинг и регулировка температуры и освещения и полив почвы. Особенно это актуально для теплолюбивых тропических растений, в которых необходимо постоянно поддерживать высокую температуру. Управлять можно автоматически или удаленно с планшета или смартфона.

Чтобы собрать проект, нужны следующие компоненты:

Ардуино Уно;
USB кабель;
плата прототипирования;
провода;
фоторезистор;
резистор на 10 кОм;
температурный датчик;
модуль температуры и влажности окружающей среды;
модуль влажности почвы.

Фоторезистор отвечает за измерение освещенности. Температурный сенсор получает температуру воздуха. Модуль влажности почвы помещается в землю и измеряет уровень воды в ней.

Прибор может использоваться в умном доме в качестве измерителя потребляемой электроэнергии на современных счетчиках. Считывание информации происходит через светодиод счетчика – просчитывается длительность между миганиями.

Принцип работы следующие. Ардуино считывает частоту миганий и подает информацию через беспроводной модуль. Модуль, установленный на компьютер, получает эти данные и передает их в программу LabVIEW, в которой отображаются данные потребления мощности в режиме реального времени.

Мигание светодиода детектирует фоторезистор. Аналоговые данные считываются с помощью делителя напряжения.

Для работы потребуются:

Ардуино;
фоторезистор;
светодиод;
модуль Xbee;
программное обеспечение Arduino IDE, LabView;
простые и подстроечные резисторы;
провода.

В программе будет отображаться график потребления за последние 5 минут и в реальном времени.

Своими руками на базе Ардуино можно создать аудиопроигрыватель. Его конструкция проста – он состоит из динамика, транзистора, micro-sd карты с записанными на нее треками. В качестве платы используется Ардуино, также можно взять контроллер Seeeduino 2.21 или Garagino на ATmega328.

Для сборки нужны:

контроллер;
карт-ридер;
динамик;
печатная плата;
карта памяти с записанными аудиотреками;
транзистор;
резистор;
провода.

Работает плеер следующим образом. Ардуино загружает файлы с расширением.wav карты памяти. Происходит генерирование сигнала, который выводится через динамики, подсоединенные к пину 9 на плате.

Предварительно песню нужно преобразовать в формат.wav. Сделать это можно с помощью самого простого онлайн-конвертера. Музыкальные файлы имеют ограничения при воспроизведении мелодии. Транзистор не сможет прочитать сложные.wav-файлы, поэтому советуется преобразовать треки к следующему виду: 16 кГц в секунду, моно канал, бит на сэмпл – 8.

Музыка записывается на заранее отформатированную карту памяти и сохраняется с простыми наименованиями.После сбора схемы требуется прописать код, включить питание, после чего начнется воспроизведение музыки.

Другие идеи проектов

Проекты умного дома на Ардуино

Проекты умного дома являются одним из примеров того, как перейти от «игрушек» и тренажеров к реальным системам, помогающими и облегчающим жизнь. Как правило, с помощью ардуино невозможно создать полноценные автономные решения, но отдельные компоненты сделать вполне реально.

При этом нужно понимать, что сталкиваясь с реальными инфраструктурными объектами, мы должны соблюдать особую предусмотрительность при работе с электричеством, отоплением, водопроводом под давлением, канализацией. Любые эксперименты здесь нужно проводить обязательно под контролем профессионала.

Что может являться прототипом умного дома на ардуино:

Системы освещения с автоматическим включением и отключением в зависимости от показателей датчиков. Наиболее популярнее варианты – использовать датчик освещенности, PIR датчик движения или датчик звука.
Дистанционно управляемые электрические приборы. Например, включение или выключение системы отопления в зависимости от температуры или умное управление освещением в помещениях. Здесь вам понадобятся различные виды реле и один из механизмов обеспечения беспроводной связи: WiFi, GPRS, Bluetooth или радиоканал. Управлять устройствами можно через Web-интерфейс (через браузер) или с использованием соответствующего мобильного приложения (можно написать самому или выбрать одну из готовых платформ).
Всевозможные системы учета: воды, тепла, электроэнергии. Начинающим доступны любительские датчики напора воды, температуры, влажности, силы тока. Можно использовать и профессиональные приборы, взаимодействуя с ними по одному из промышленных протоколов. Полученные данные можно собирать локально или отправлять в облако для последующего анализа.
Охранные системы и контролирование внештатных ситуаций. Здесь понадобится различные датчики присутствия, движения, звука, магнитные датчики Холла и другие. Естественно, не обойтись без коммуникаций и возможности быстрой передачи информации владельцу через интернет.

Каждое из этих направлений может содержать в себе десятки разных проектов. Вы можете без труда найти себе подходящий вариант в интернете или в одной из наших статей.

Проекты «Зеленой робототехники»

Юные ардуинщики, живущие в небольших городах и сельской местности, где много природы и не очень много «цивилизации», могут с успехом использовать ардуино для исследования и охраны природы, а также автоматизации сельского хозяйства. Вот некоторые из идей проектов, которые можно реализовывать своими силами на уровне прототипов и готовых решений:

Умная теплица
Полив растений
Умный инкубатор
Умный улей
Антигрызуны
Умный агроном
Умный ошейник для животных
Расширенная метеостанция
Робот – сеяльщик
Счетчик муравьев

Проекты с дронами: аэрофотосъемка, внесение удобрений.

Часть № 1. Предисловие

Идея и направление проекта

Всем передаю своё огромное приветствие и желаю того, чтобы прочтение моей учебной статьи не потратило ваше драгоценное время впустую. В этой статье (уроке) я хочу предложить каждому читателю один из многих дешёвых способ изготовления своей arduino платформы в домашних условиях своими руками, какими бы они ни были. Также представлю несколько плат дополнений к нашему микроконтроллеру.

Все радиолюбители и профессионалы когда-то начинали учиться паять, мастерить небольшие устройства, читать электрические схемы, ну и другое. Например, я, узнав об arduino и её возможностях, практически сразу же собирался её купить, но, понимая, в какую копеечку мне это обойдётся, я решил приобрести все химические средства и реактивы для изготовления собственной печатной платы, так как она является самой удачной перспективой в данном случае. Собственные печатные платы можно делать быстро, удобно, и за дешёвые стоимость химических компонентов.

Часть № 2. Разработка и проектирование проекта

Способом изготовления печатных плат является в нашем случае (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат). Тем самым необходимо составить список того, чего необходимо:

1) Стеклотекстолит (100x200 мм на все случаи жизни);
2) Флюс для пайки с тонкой кисточкой;
3) Хлорное железо (250 г.);
4) Жидкое олово (100 мл или больше, неважно, его намного хватает);
5) Лазерный принтер (желательно с новым картриджем);
6) Обычная бумага тонкая A4;
7) Сверло для сверления отверстий в плату;
8) Паяльник мощностью 25 - 30 Вт;
9) Утюг, лучше всего, советский.

В целом, все эти компоненты, не считая конечно принтер, будут стоить вам около двухсот рублей, но этих компонентов хватит на 15-20 небольших плат, если, конечно, экономить.

Теперь же необходимо обсудить детали насчет деталей для сборки самого микроконтроллера:
1) - ATmega328P PU;
2) - Светодиоды, кнопки, штырьки на плату (все дешевые) и прочее (для удобства);
3) - Программатор.

Все эти компоненты тоже будут теоретически стоить около 200 - 300 рублей. В итоге, можно сказать, что, чтобы собрать собственный arduino микроконтроллер, надо потратиться примерно в сумме 300-400 рублей (конечно же считая сколько химических компонентов необходимо для изготовления одного микроконтроллера).

Следующим шагом будет являться разработка и проектирование проекта микроконтроллера, то есть такие её стадии, как:

Подготовка всех компонентов на своём рабочем столе;
Изготовление шаблона печатной платы и очистка стеклотекстолита очистителем или растворителем;
Распечатка шаблона печатной платы на стеклотекстолите при помощи лазерного принтера;
Обработка и травление, собственно, печатной платы;
Снова же очистка и обработка печатной платы очистителем или растворителем (я использую уайт-спирит);
Обработка печатной платы в растворе солей олова(лужение дорожек печатной платы необходимо для того, чтобы схема оставалась рабочей на долгое время);
Сверление отверстий сверлом;
Установка в отверстия печатной платы электронных компонентов;
Обработка отверстий флюсом и разогревание паяльника;
Пайка компонентов;
И, наконец, подготовка к работе компьютера и микроконтроллера и прошивка arduino ide.

Впрочем, весь процесс может проходить в течении 2-3 часов, смотря на то, какие у кого навыки в изготовлении собственных печатных плат и к пайке электронных компонентов. Итак, пришло время сказать вот такое выражение: " В теории всё понятно, а как на деле". А то мы, радиолюбители и профессионалы, не только ради теорий и знаний занимаемся электроникой.

Часть № 3. Реализация проекта

Все этапы работы я покажу по фото и опишу их с помощью комментариев.

Также необходимо начертить схему для печатной платы.

Кнопка потребуется для сброса системы,светодиод присоединен к выводам 13-ый пин ATmega328P PU и земля для индикации состояния микроконтроллера, кварцевый резонатор нужен именно 16 МГц, так как при меньшей частоте микроконтроллер либо будет работать медленно и даже очень, либо вовсе работать не будет. Пять проводов находящихся на верхней стороне схемы необходимы для программирования через программатор или arduino uno. Питаться схема может по двум проводам либо на дне печатной платы, на двух штырьках, либо два крайних штырька на её поверхности.

Теперь начну подробнее описывать аспекты каждого из этапов.

1) На этом этапе необходимо подготовить все компоненты для создания печатной платы. Ножницы необходимы для того, чтобы разрезать стеклотекстолит. Перчатки, соответственно, для чистоты рук и гигиены. На рисунке также имеется уже готовая печатная плата с необработанной поверхностью. Тряпка нужна для обработки печатной платы (на втором этапе). Стол лучше, конечно, выбрать другой, по ровнее.

2) Уайт-спирит наливаем в контейнер объемом, как крышка, выливаем на тряпку, не ждём, пока она засохнет, и переходим к следующему действию. А затем очищаем и обрабатываем стеклотекстолит, если уж очень грязно, то придётся задействовать шкурку (бумага). Он будет готов к дальнейшей работе только после того, как он станет очищен на 100%. После оставляем будущую печатную плату высыхать, чтобы бумага со схемой не намокла и не испортила нам настроение.

3) По моему мнению, схема получилась довольно таки красивая. Все аккуратно и четко стоит на своём месте. Для того, чтобы распечатать схему на стеклотекстолите необходимо ровно положить шаблон на очищенный текстолит и начинать утюжить. Утюг стоит двигать равномерно по всей площади печатной платы, в течение времени равной не менее трёх минут. Надо ждать до того момента, когда абсолютно весь чернильный рисунок расплавит с я. И тогда отличный результат будет неизбежен.

После этой процедуры надо дождаться того, пока печатная плата, точней её температура, достигнет комнатной и опустить плату в ёмкость с тёплой или горячей водой. Несколько минут подождать, и потом, держа в ладони печатную плату, только большим пальцем снимать приклеенную бумагу. После очистки надо убрать воду с печатной платы.

4) На этом этапе меньше всего будет хлопот. Потребуется только лишь ваше терпение и время. Опустите печатную плату в пластиковую ёмкость с раствором хлорного железа. Растворить в ёмкости хлорное железо в воде надо в соотношении 1\2, то есть 100 мл воды теплой и 50 г. хлорного железа.Вылить в плоскую пластмассовую миску. Этим раствором можно будет пользоваться достаточно много. В течение 30-60 минут необходимо ждать, опустив печатную плату в раствор хлорного железа, пока плата протравиться, то есть лишняя медь уйдет с стеклотекстолита. Контролируйте ход травления плату. Вынимать следует при помощи пластмассового пинцета. Если процесс травления идёт долго то можно увеличить температуру раствора до 50-70 градусов, или добавить в раствор ещё хлорного железа.

5) После травления печатной платы стоит протереть её, избавив от остатков раствора и, и снова же обработать и очистить шаблон с платы, так как он нам уже не понадобится. В итоге, должно получится основа стеклотекстолита и медные дорожки, соответствующие дорожкам в нашей схеме.

6) Процесс на этом этапе то не является сложным, так как тут тоже требуется лишь терпение и время. Необходимо просто положить печатную плату в раствор солей олова,но не затягивать, всего лишь держать в растворе 10 минут, если передержать половину дня, то вся схема может просто отшелушится и растворится. Вообще, раствор предназначен для быстрого покрытия оловом печатных плат или медных деталей простым и технологичным способом для предотвращения окисления и подготовки поверхности под пайку в домашних условия. Раствор же использовать при комнатной температуре в полиэтиленовой посуде. Деталь надо предварительно зачистить и обезжирить, и при этом толщина покрытия составит 1 мкм. В одном литре раствора можно залудить до 50 км дм поверхности возможно многократное использование. Не рекомендуется совместное хранение свежего и отработанного раствора. Срок годности состава без ухудшения свойств до двух лет.

7) Отверстия следует делать очень тонким сверлом чтобы умело и точно можно было бы припаивать электронные компоненты. Желательно чаще пользоваться флюсом или канифолью (сосновой) , так как с помощью них можно отлично паять.

8) Только лишь точная установка всех компонентов может с успехом повлиять на удобство пайки компонентов. Необходимо чётко все разместить, чтобы место осталось свободное на печатной плате и к тому же чтобы помочь самому себе, то есть тебе легче будет припаивать компоненты, если будет свободное пространство.

9) Этот пункт нет смысла описывать, так как в нём всё ясно

10) Паяйте как можно аккуратнее, если хотите получить отличный мини аналог Arduino Uno.

11) После всех предыдущих этапов я надеюсь у вас уже есть стоящий прототип и теперь можно приступать к настройке компьютера и программирования микроконтроллера.

Необходимо подключить провода именно так:

Мини аналог RST RX TX +5V GND (считая слева направо на правой картинке.)
Arduino Uno RST RX TX +5V GND

И после этого можно легко программировать микроконтроллер прямо с Arduino IDE ка Arduino Uno.

Часть № 4. Заключение

Микроконтроллерные платы получились я надеюсь у всех читателей отличными. Все эти печатные платы можно использовать для создания и разработки многих устройств или даже роботов.

Тут представлен стабилизатор напряжения на lm7805ct (5 вольт). Если он будет перегреваться, всё тепло будет идти на стеклотекстолит.

Из этого урока можно сделать вывод, что arduino можно сделать и за более дешёвую сумму чем в магазинах и я надеюсь, что эта статья не позволила вам потратить ваше время зря. Всем кто читал - спасибо, а кто будет комментировать и учитывать мои промахи, тем двойное спасибо, так как я буду признавать свои ошибки и, надеюсь, в будущем буду исправлять их.